超燃燃烧室支板构型及支板/凹腔一体化数值研究

摘要

本文以超燃冲压发动机中的支板喷注器和凹腔稳压器为研究对象，利用数值模拟技术重点对带交错尾部结构的支板的几何构型和喷注方式以及支板凹腔组合方式进行深入研究。
　　通过研究不同后掠构型和尾部构型支板的燃烧室的冷态和燃烧流场，结果发现：支板后掠构型可以明显减小燃烧室的总压损失，但对燃料的混合和燃烧不利；增大支板交错尾部的膨胀角和压缩角，可以增强燃烧室中的流向涡，进而促进燃料的混合与燃烧；增大尾部的侧掠角减小了沿支板尾部斜面的膨胀气流的质量流量，减弱了流向涡的强度，对燃料的混合燃烧不利。
　　通过对支板侧壁面燃料的喷注角度及喷孔数量进行研究，结果发现：垂直燃料喷注的燃烧室混合和燃烧性能较好，总压损失随喷注角度的减小而减小；燃烧室的燃烧混合性能对燃料的喷注角度不是很敏感；多喷孔喷注的燃烧室的混合及燃烧性能明显较单喷孔好，同时多喷孔燃烧室流场参数分布较为均匀。
　　通过对支板与凹腔的组合方式进行研究，结果发现：凹腔纵向放置时，支板尾流区的低压可以迫使凹腔剪切层偏向主流，增加凹腔内部与主流之间的质量交换；凹腔给燃烧室带来的总压损失较小；相较于横向放置的凹腔，纵向放置的凹腔对燃料的混合和燃烧更为有利。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2超燃冲压发动机研究现状

1.3支板喷注器研究现状

1.4 凹腔火焰稳定器研究现状

1.5 支板/凹腔组合火焰稳定器研究现状

1.6支板/凹腔构型研究的必要性

1.7论文的主要研究内容

第2章 超声速流动与燃烧理论基础

2.1流动控制方程

2.2湍流模型

2.3燃烧模型

2.4算例验证

2.5 本章小结

第3章 超燃冲压发动机支板构型研究

3.1 支板后掠构型研究

3.2 支板尾部构型研究

3.3 本章小结

第4章 超燃冲压发动机支板喷注方式研究

4.1 支板喷注角度研究

4.2 燃烧计算结果

4.3 支板多喷孔喷注研究

4.4 本章小结

第5章 支板/凹腔装置组合研究

5.1 模型及网格

5.2 数值方法及边界条件

5.3 凹腔横向放置

5.4 凹腔纵向放置

5.5 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢